[發明專利]一種超高強度貝氏體鋼軌用鋼及其制造方法

無效

• 申請號: 200910063581.2
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101624683A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 吳開明;胡鋒
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C22C38/38
• 分類號: C22C38/38;C21D8/02;C21D1/74;C21D10/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司
• 代理人: 樊 戎

技術領域

本發明屬于超高強度鋼技術領域。尤其涉及一種超高強度貝氏體鋼軌用鋼及其制造方法。

背景技術

目前研究的鋼軌鋼有鐵素體軌鋼、珠光體鋼軌鋼、索氏體鋼軌鋼、奧氏體鋼軌鋼、貝氏體鋼軌鋼。對繼續改進鋼軌的內部和表面質量、提高鋼軌的強韌性以適應重載高速鐵路的要求有了很大發展趨勢。對鋼軌鋼的強度、硬度、缺口沖擊韌度和抗彈極限都有了極大的提高，但也存在如下問題：

(1)對鐵素體軌鋼而言，含碳量低，鋼軌鋼的含碳量低于共析成分，但其含錳量遠高于碳鋼，其金相組織為鐵素體加珠光體，強度很低，耐磨性能差，近年隨著運量和軸重的增加，鋼軌磨損嚴重，且鋼軌常發生脆斷。如“鐵素體鋼及其生產方法和用途”(CN1190997)、“鐵素體鋼合金”(CN1688734)、“高韌性高強度鐵素體鋼及其生產方法”(CN1410585)、“顆粒碳化物增強鐵素體鋼及其制備方法”(CN101041881)、“抗蠕變的鐵素體鋼”(CN101384743)等專利技術。

(2)對珠光體鋼軌鋼而言，鋼軌的壽命還是不盡人意，尤其是曲線上的鋼軌和重載線路上的鋼軌的磨耗及剝離等損傷，也存在脆性和斷裂韌性低的問題。如“耐磨性優良的珠光體類鋼軌及其制造方法”(CN1140473)、“一種超細珠光體高強度軌道鋼及其制備方法”(CN1884606)、“珠光體類熱處理鋼軌及其生產方法”(CN1793403)、“一珠光體類高強度低合金鋼軌鋼及其生產方法”(CN1793402)等專利技術。

(3)對奧氏體鋼軌鋼而言，鋼軌在加工硬化條件下能顯示出非常高的耐磨性，為珠光體鋼軌鋼的5倍，但處理工藝復雜，塑韌性不好，脆性大，鋼軌鋼僅用來制造道岔、道口等。如“高硅錳系奧氏體鋼的制造方法”(CN85108344)、“低鎳奧氏體鋼”(CN1351674)、“一種高強度奧氏體鋼晶粒細化方法及等徑角擠壓變形模具”(CN1587422)、“低鎳的奧氏體鋼的應用”(CN1495281)、“生產鐵-碳-錳奧氏體鋼板材的方法和如此生產的板材”(CN101263233)等專利技術。

(4)對馬氏體鋼軌鋼而言，強度和硬度很大，但塑性和韌性很差，工藝復雜。如“一種熱成型馬氏體鋼”(CN101275200)、“一種超高強度熱成型馬氏體鋼”(CN101270453)、“抗拉強度高于1000MPa的熱軋馬氏體鋼板及其制造方法”(CN101008066)、“熱軋超高強度馬氏體鋼及其制造方法”(CN101041879)、“一種熱成型馬氏體鋼”(CN101275200)等專利技術。

(5)對于不熱處理或少熱處理的空冷貝氏體鋼軌鋼而言，組織為貝氏體/馬氏體復相組織，斷裂韌性低于相同屈服強度下的回火馬氏體，強度不是特別高，韌性也不是特別優良。如“中低碳錳系空冷貝氏體鋼”(CN1477226)、“中碳及中高碳錳系空冷貝氏體鋼”(CN1477225)、“多元微合金化空冷貝氏體鋼”(CN1189542)、“高強韌性高淬透性空冷貝氏體鋼”(CN1078269)、“中碳空冷錳硼貝氏體鋼”(CN86103008)、“中高碳空冷錳硼貝氏體鋼”(CN86103009)、“低碳空冷粒狀貝氏體鋼”(CN85100080)等專利技術。

(6)對于一般的(超)低碳貝氏體鋼軌鋼而言，碳含量不高，主要合金元素Si、Mn、Cr、Mo含量少，貝氏體轉變溫度高，該技術中合金Al含量很少或沒有，貝氏體轉變時間很長，生產過程復雜、環節多、生產成本高；韌、塑性良好，但強度一般不超過1500MPa。如“低碳貝氏體鋼及其制備方法”(CN101104906)、“一種超高強度超低碳貝氏體鋼的制備方法”(CN1916195)、“焊接部接合性優良的貝氏體鋼鋼軌及其制造方法”(CN1211633)、“一種超低碳貝氏體鋼及其生產方法”(CN1521285)、“高強高韌性貝氏體鋼”(CN1036231)、“具有高抗表面疲勞損傷性和高耐磨性的貝氏體鋼鋼軌”(CN1255949)、“抗磨損、高強韌性準貝氏體鋼軌及其制造方法”(CN1510156)等專利技術。

由上述分析可以看出：

各種鋼軌鋼都為高強度級別，超高強度級別則未見涉及；各種鋼軌鋼采用貴重合金元素Ni或者Ti等，合金成本高；各種鋼軌鋼的強度、韌性與延伸性能很難同時匹配；各種鋼軌鋼的制造與加工工藝復雜。

發明內容

本發明旨在克服上述技術缺陷，目的是提供一種成本低廉、工藝簡單、性能優良的超高強度貝氏體鋼軌用鋼及其制造方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：或將鐵水、或將廢鋼、或將鐵水和廢鋼經煉鋼和精煉后，進行模鑄或連鑄，熱軋與熱處理。